نحوه تعیین استحکام آهن

استحکام فلزی که برای ساخت یک قطعه به کار می رود در عملکرد و دوام آن بسیار تاثیر گذار است. در هر پروژه ای با توجه به مشخصاتی که دارد لازم است تا از فلزی با استحکام مناسب استفاده شود. به عنوان مثال شما نمی توانید همان فلزی را که در صنایع هوایی به کار می رود برای ساخت وسایل منزل استفاده کنید چون اینکار از نظر اقتصادی قابل توجیه نیست. انتخاب فلزی با استحکام نامناسب می تواند فاجعه به بار آورد. برای آشنایی بیشتر با نحوه تعیین استحکام آهن با ما همراه باشید.

آشنایی با تست استحکام آهن

استحکام آهن یک ویژگی مهم است که بر مناسب بودن آن برای کاربردهای مختلف تأثیر می گذارد. آهن به طور گسترده در صنایعی مانند ساخت و ساز، ساخت و مهندسی استفاده می شود و درک استحکام آن برای اطمینان از اینکه می تواند در برابر نیروهایی که در معرض آن قرار می گیرد مقاومت کند، ضروری است.

آزمایش مقاومت آهن به تعیین حداکثر نیرویی که یک قطعه آهن می تواند بدون شکستگی یا تغییر شکل تحمل کند، کمک می کند، که برای ایمنی، قابلیت اطمینان و مقرون به صرفه بودن محصول نهایی بسیار مهم است. تعیین دقیق مقاومت آهن به ویژه در کاربردهای سازه‌ای مانند پل‌ها و ساختمان‌ها که شکست می‌تواند منجر به عواقب جدی شود، مهم است.

بنابراین، توانایی آزمایش استحکام آهن به طور دقیق و قابل اطمینان یک مهارت حیاتی برای مهندسان، تولیدکنندگان و هر کسی است که در تولید یا استفاده از مواد مبتنی بر آهن نقش دارد. برای آشنایی و محاسبه میزان تحمل بار تیرآهن کلیک کنبد.

نحوه تعیین استحکام آهن

معرفی انواع استحکام آهن آلات

معیارهای مختلفی وجود دارد که مهندسان به وسیله ی آن استحکام یک فلز را برآورد می کنند. این معیارها که به طول کلی استحکام فلز (metal strength) نامیده می شوند توانایی فلز در تحمل استرس های وارد شده بدون تغییر شکل را بیان می کنند. فلزات از نظر استحکام با یکدیگر متفاوت هستند و همین نشان میدهد که چرا برای هر کاربرد باید فلز مخصوص به آن را استفاده کرد. انواع استحکام فلزات عبارتند از:

استحکام کشش (Tensile Strength)

این پارامتر حداکثر مقدار نیروی کششی است که یک فلز می تواند بدون اینکه دچار آسیب شود تحمل کند. این معیار نشان دهنده ی مقدار کششی است که فلز می تواند تحمل کند. اگر یک نیروی خارجی به فلز وارد شود و از نقطه تسلیم آن عبور کند برخی تغییر شکل های ایجاد شده دائمی خواهد بود و قابل بازگشت نیست.

از مقاطعی که استحکام کششی آن بسیار مورد اهمیت است می‌توان به مقاومت و تست کششی میلگرد اشاره کرد.

استحکام کشش به سه دسته تقسیم می شود.

استحکام تسلیم (Yield Strength)

این نیرویی ست که فلز بدون اینکه دچار تغییر شکل دائمی شود آن را تحمل می کند. از این پارامتر به عنوان استحکام ماکزیمم پیش از تغییر شکل پلاستیک نیز نام برد می شود. مهندسان و سازندگان به کمک استحکام تسلیم حداکثر باری که قابل اعمال کردن به قطعه است را محاسبه می کنند.

استحکام شکست (Breakable Strenght)

این مقدار استرس وارد بر قطعه در نقطه شکست منحنی تنش-کرنش است.

استحکام نهایی (Ultimate Strength)

کشش ماکزیمم، مقاومت فشاری یا تنش برشی حداکثر استرسی ست که فلز می تواند تحمل کند.

استحکام فشار

همانطور که از نام این معیار مشخص است حداکثر فشاری ست که یک فلز می تواند بدون آسیب تحمل کند. برای اندازه گیری مقدار استحکام فشار بهیک دستگاه تست یونیورسال نیاز است. دستگاه به تدریج مقدار نیرویی که بر فلز وارد می شود را افزایش می دهد تا جایی که قطعه شروع به تغییر شکل نماید. نقطه ای که در آن تغییر شکل آغاز می شود به عنوان استحکام فشاری فلز در نظر گرفته می شود.

استحکام ضربه پذیری

این معیار نشان میدهد که فلز قبل از شکست چقدر می تواند در برابر ضربه یا نیروهای ناگهانی که به آن وارد می شود مقاومت کند. استحکام ضربه ای برای اندازه گیری مقدار انرژی که فلز می تواند قبل از شکست، پارگی یا خراب شدن جذب کند به کار برد می شود. بنابراین اگر در یک پروژه به فلزی نیاز دارید که تحت ضربه قرار دارد و میخواهید مقدار انرژی جذب شده توسط آن را بدانید انجام آزمایش مقاومت ضربه کاری ست که باید انجام دهید.

یک تصور غلط در مورد مقاومت ضربه این است که تصور می شود هر چه ماده سخت‌تر باشد مقاومت ضربه ی بالاتری نیز دارد. یعنی مواد سخت‌تر می توانند ضربات سنگین تری را تحمل کنند. اما واقعیت این است که همیشه اینطور نیست و سختی یک ماده به معنای بالا بودن مقاومت ضربه پذیری آن نمی باشد.

برخی از عوامل که بر مقاومت ضربه پذیری مواد تاثیر می گذارند عبارتند از:

  • دما: افزایش دما باعث افزایش مقاومت ضربه می شود.
  • ضخامت ماده: افزایش ضخامت مقاومت ضربه را کم می کند.
  • شعاع Notch: هرچه این شعاع کمتر باشد استحکام ضربه نیز کمتر خواهد بود.

استحکام آهن آلات

روش های تعیین استحکام آهن

روش های مختلفی برای تعیین مقاومت آهن وجود دارد که هر روش مزایا و معایبی دارد. به عنوان مثال، آزمایش کشش شامل کشش نمونه آهن تا شکستن آن است و میزان نیروی مورد نیاز برای شکستن نمونه اندازه گیری می شود. آزمایش کشش یک روش پرکاربرد و قابل اعتماد برای تعیین مقاومت آهن است، اما می تواند زمان بر و پرهزینه باشد.

بنابراین, آزمایش فشرده سازی شامل خرد کردن یک نمونه آهن بین دو صفحه است و مقدار نیروی مورد نیاز برای خرد کردن نمونه اندازه گیری می شود. آزمایش تراکم برای تعیین مقاومت فشاری آهن مفید است، اما ممکن است نماینده مقاومت کششی آن نباشد. تست سختی شامل اندازه گیری مقاومت سطح آهن در برابر فرورفتگی یا خراش است و روشی سریع و ساده برای تعیین مقاومت آهن است.

با این حال، آزمایش سختی ممکن است اندازه گیری دقیقی از استحکام کششی یا فشاری آهن ارائه نکند. هر روشی نقاط قوت و ضعف خود را دارد و انتخاب روش به کاربرد خاص و میزان دقت مورد نظر بستگی دارد. مهندسان و سازندگان با درک مزایا و معایب هر روش می توانند مناسب ترین روش را برای نیازهای خود انتخاب کرده و به نتایج قابل اعتماد و دقیقی دست یابند.

دلایل اهمیت استحکام فلزات

ماشین کاری تنها به این معنی نیست که یک فلز را انتخاب کنیم بلکه لازم است تا همیشه بهترین فلز را برای کار خورد شناسایی کنیم. اما برای اینکه بدانیم یک فلز برای کار مناسب هست یا خیر باید پارامترهایی را در نظر گرفت که یکی از مهمترین آن ها استحکام آن است.

اگر برای یک قطعه از فلزی با استحکام کم استفاده شود آن قطعه تحت نیروهای وارد شده به راحتی تغییر شده می دهد و به اصطلاح دفمرم (Deform) می شود. برای قطعات ماشین های با کار سنگین (Heavy-duty) استفاده از فولاد یا تیتانیوم به دلیل استحکام بالایی که دارند مناسب است.

همچنین استحکام یک فلز نشان میدهد که چقدر ضربه می تواند آن را دفرم کند یا باعث تغییر شکل آن شود. در نظر گرفتن این پارامتر برای قطعاتی که تحت ضربه یا برخورد قرار دارند بسیار مهم است.

عوامل تاثیر گذار بر قدرت آهن

عوامل متعددی می توانند بر استحکام آهن تأثیر بگذارند، از جمله ترکیب، دما و فرآیند ساخت. ترکیب آهن می تواند بر استحکام آن تأثیر بگذارد، ناخالصی ها و عناصر آلیاژی بر خواص مکانیکی آن تأثیر می گذارد. دما همچنین می‌تواند بر استحکام آهن تأثیر بگذارد، زیرا دماهای بالا اغلب باعث می‌شود که آهن استحکام خود را از دست داده و انعطاف‌پذیرتر شود.

علاوه بر این، فرآیند تولید می تواند بر ریزساختار آهن تأثیر بگذارد که می تواند بر استحکام آن تأثیر بگذارد. درک این عوامل و تأثیر آنها بر استحکام آهن برای کاهش نقاط ضعف و اطمینان از دوام و قابلیت اطمینان محصولات مبتنی بر آهن بسیار مهم است. با انتخاب ترکیب مناسب، کنترل دما در حین ساخت و مدیریت دقیق فرآیند تولید، مهندسان و سازندگان می توانند استحکام آهن را بهینه کرده و هرگونه ضعف احتمالی را کاهش دهند. قدرت و استحکام این مقاطع با قیمت آهن رابطه مستقیمی دارد.

آهن آلات

بهترین روش برای تست استحکام آهن

دستیابی به نتایج دقیق و قابل اعتماد در آزمایش مقاومت آهن مستلزم پیروی از بهترین شیوه ها برای اطمینان از انجام صحیح فرآیند آزمایش است. یکی از ملاحظات مهم انتخاب تجهیزات تست مناسب و اطمینان از کالیبراسیون صحیح آن است. همچنین پیروی از استانداردها و رویه های تست مناسب برای اطمینان از سازگاری در فرآیند تست ضروری است.

آماده سازی نمونه نیز حیاتی است و نمونه ها باید با دقت ماشین کاری شوند تا از ثبات و دقت در آزمایش اطمینان حاصل شود. همچنین در نظر گرفتن اثرات دما و سایر عوامل محیطی بر فرآیند آزمایش ضروری است، زیرا این موارد می توانند بر نتایج تأثیر بگذارند. در نهایت، تجزیه و تحلیل دقیق و تفسیر نتایج آزمایش برای اطمینان از صحت و قابلیت اطمینان بسیار مهم است.

جمع بندی پایانی

استحکام فلزات از جمله پارامترهای مهمی ست که در زمان انتخاب یک فلز برای ساخت یک قطعه باید در نظر گرفته شود. این معیار به طور کلی به معنی حداکثر باری ست که فلز می تواند تحمل کند و آن را می توان به سه دسته ی کششی، تسلیم و ضربه پذیری تقسیم بندی کرد. اما استحکام را نباید با سختی فلز اشتباه گرفت. چه بسا فلزی سخت باشد اما از استحکام کافی برخوردار نباشد. جهت کسب اطلاعات بیشتر با کارشناسان ما در آهنک تماس بگیرید.